Cảm Biến Quang Là Gì? Những Điều Cần Biết Về Cảm Biến Quang

Cảm biến quang là gì? Sử dụng cảm biến quang trong ngành công nghiệp như thế nào? Tất cả sẽ được chúng tôi giải đáp ở bài viết dưới đây.

Cảm biến quang là gì?

Cảm biến quang có tên tiếng anh là photoelectric sensor chính là một tổ hợp rất nhiều các linh kiện quang điện. Thiết bị này sau khi tiếp xúc với ánh sáng thì nó sẽ có những thay đổi về trạng thái, những cảm biến quang sử dụng ánh sáng phát ra từ bộ phận phát nhằm thể hiện được sự hiện diện của các vật thể. Khi phát hiện được những sự thay đổi của bộ phận thu thì mạch điều khiển cảm biến quang sẽ phát ra tín hiệu ở OUT.

Cảm biến quang chính là một thiết bị đóng vai trò vô cùng quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp. Nếu như trong công nghiệp không có cảm biến quang thì rất khó có thể tự động hóa cũng giống như khi làm việc bạn không thể nhìn thấy được.

Cảm biến từ tính

Cảm biến vân tay quang học là gì?

Cảm biến vân tay quang học chính là một loại cảm biến được hoạt động dựa trên việc sử dụng ánh sáng để chụp lại hình dạng của dấu vân tay khi người dùng áp ngón tay vào đầu đọc. Chỉ cần bạn đặt tay vào đầu đọc đèn chiếu thì nó sẽ phát ra ánh sáng. Lúc này khi camera ở trong khóa chụp lại được hình dạng của các đường vân ở đầu ngón tay thì dấu vân tay này sẽ được lưu trữ ở trong bộ nhớ của chúng.

Do đó, sau này bạn muốn mở khóa chỉ cần đặt ngón tay vào khóa ở đầu đọc. Máy sẽ tiến hành chụp và so sánh với hình ảnh đã được lưu trữ trước đó. Nếu kết quả so sánh trùng khớp với kết quả đã lưu thì khóa sẽ mở

Nguyên lý cảm biến quang

Cảm biến quang có cấu tạo gồm có 3 phần đó là bộ phát ánh sáng, bộ thu ánh sáng và bo mạch xử lý tín hiệu điện.

• Bộ phát ánh sáng sẽ có tác dụng phát ra ánh sáng. Ánh sáng này sẽ được thiết kế ở một dạng đặc biệt để thu ánh sáng cũng như có thể phân biệt được ánh sáng cảm biến và ánh sáng khác từ bên ngoài như ánh sáng tự nhiên, ánh sáng của bóng đèn,…
• Bộ thu ánh sáng: nơi để tiếp nhận ánh sáng từ bộ phận phát và nó được gọi là phototransistor.
• Mạch xử lý tín hiệu điện: là nơi khi tiếp nhận được tín hiệu từ bộ phận thu ánh sáng. Mạch sẽ chuyển tín hiệu từ tranzito quang để thành tín hiệu ON/OFF. Tín hiệu ngõ thường dùng nhất chính là PNP, NPN,…

Cảm biến quang có cấu tạo như thế nào?

Thông thường, với một bộ cảm biến quang, chúng ta sẽ có 3 bộ phận chính gồm bộ phận phát sáng, bộ thu ánh sáng và mạch xử lý tín hiệu đầu ra. Bạn có thể tham khảo hình ảnh bên dưới để hiểu rõ hơn.

Cảm biếng quang có cấu tạo như thế nào?

Bộ phận thu sáng

Thông thường đối với cảm biến quang học, bộ thu ánh sáng là một phototransistor hay còn gọi là phototransistor. Thiết bị cảm nhận ánh sáng và chuyển nó thành tín hiệu điện tỷ lệ. Ngày nay, nhiều loại cảm biến quang học sử dụng ASIC (Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng).

Mạch này tích hợp tất cả quang học, bộ khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một IC. Bộ thu có thể nhận trực tiếp ánh sáng từ bộ phát (như với bộ thu phát), hoặc nó có thể nhận ánh sáng phản xạ từ đối tượng được phát hiện (trong trường hợp phản xạ khuếch tán).

Bộ phận phát sáng

Hầu hết các cảm biến quang học sử dụng đèn LED bán dẫn, phát ra ánh sáng, thường ở dạng xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt ánh sáng cảm biến với ánh sáng từ các nguồn khác (chẳng hạn như ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng).

Các loại đèn LED phổ biến nhất là đèn LED đỏ, đèn LED hồng ngoại hoặc đèn LED laser. Một số dây cảm biến đặc biệt sử dụng đèn LED trắng hoặc xanh lá cây. Ngoài ra, trong một số trường hợp, chúng ta cũng có thể thấy đèn LED màu vàng.

Mạch xử lý tín hiệu đầu ra

Mạch đầu ra chuyển đổi tín hiệu tỷ lệ (tương tự) từ phototransistor thành tín hiệu bật / tắt khuếch đại. Đầu ra cảm biến được kích hoạt khi lượng ánh sáng nhận được vượt quá mức ngưỡng quy định.

Trong khi một số cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và tín hiệu đầu ra sử dụng tiếp điểm rơle (rơle) vẫn khá phổ biến, thì các cảm biến ngày nay chủ yếu sử dụng tín hiệu đầu ra bán dẫn (PNP / NPN). Một số cảm biến quang học cũng bao gồm tín hiệu đầu ra tỷ lệ thuận cho các ứng dụng đo lường.

Cảm biến quang có mấy loại

Hiện nay trên thị trường cảm biến quang có khoảng 4 loại khác nhau. Và khi sử dụng vào việc nào thì sẽ dùng một loại khác nhau. Hãy cùng tìm hiểu về từng loại để xem điểm khác nhau nhé!

Cảm biến quang điện thu phát độc lập

Loại cảm biến quang này là cảm biến ánh sáng không phản xạ và nó hoạt động chỉ với một con phát ánh sáng và con thu ánh sáng được lắp đối diện nhau.

Đặc điểm của cảm biến quang thu phát độc lập chính là không bị ảnh hưởng bởi bề mặt của màu sắc và khoảng cách phát hiện vật lạ lên đến 60m.

Cảm biến quang phản xạ gương

Là loại cảm biến có độ phát và thu ánh sáng được sử dụng trên cùng một thiết bị. Gương phản xạ chính là một lăng kính đặc biệt và nó đi kèm với cảm biến quang.

Đặc điểm của cảm biến quang này chính là lắp đặt rất thuận tiện, dễ dàng, tiết kiệm được dây dẫn, có thể phát hiện được những vật trong suốt,… khoảng cách tối đa là 15m

Cảm biến quang phản xạ khuếch tán

Là một lại cảm biến có bộ thu và bộ phát chung. Và nó thường được sử dụng để phát hiện ra các vật thể ở trên hệ thống máy móc. Nhằm giám sát xem các thiết bị đã được lắp đặt đúng vị trí của mình hay chưa.

Đặc điểm của thiết bị chính là dễ bị ảnh hưởng bởi bề mặt, có màu sắc và khoảng cách tối đa là 2m

Cảm biến quang phát hiện màu sắc

Để có thể nhận biết được những vật thể có màu sắc thì chúng ta cần phải dạy cho những thiết bị này nhận biết. Nhưng thực chất thì việc này cũng khá đơn giản bởi vì nhà sản xuất đã được lập trình sẵn.

Các thông số của cảm biến quang học là gì?

Nói chung, đối với cảm biến quang, chúng ta cần chú ý đến các thông số cấu tạo sau:

Các thông số của cảm biến quang học là gì?

• Loại cảm biến: Bộ thu phát, Bộ phản xạ, Bộ khuếch tán
• Nguồn cung cấp: sử dụng cảm biến 12-24VDC, 24-240VAC ± 10% 50 / 60Hz, 24-240VDC ± 10% (Ripple P-P: Max. 10%)
• Đầu ra: đầu ra tiếp điểm rơle 30VDC 3A, tải điện trở thuần 250VAC 3A, cấu trúc tiếp điểm: 1c
• Khoảng cách phát hiện: 15m (loại máy phát – máy thu); 0,1 ~ 3m, 0,1 ~ 5m (phản xạ đặc điểm); 700mm (phản xạ khuếch tán)
• Độ trễ: 20% khoảng cách cài đặt định mức Eparking đa (khuếch tán)
• Đối tượng phát hiện tiêu chuẩn: Đối tượng mờ đục Ø15 mm (bộ thu-phát), Đối tượng mờ đục Ø60 mm (phản xạ đặc trưng), Đối tượng đục – mờ (phản xạ khuếch tán)
• Nguồn sáng: sử dụng LED hồng ngoại (940nm), LED hồng ngoại (850nm), LED đỏ (660nm)
• Chế độ hoạt động: BẬT sáng hoặc BẬT Eparking có thể được chọn bằng công tắc
• Chỉ báo đang chạy: đèn LED màu xanh lá cây (chỉ báo nguồn, độ ổn định), đèn LED màu vàng (chỉ báo hoạt động)
• Thời gian đáp ứng: Eparking đa 1ms, 20ms
• Điều chỉnh độ nhạy: điều chỉnh biến trở

Làm thế nào để điều chỉnh độ nhạy của cảm biến?

Cảm biến quang học tiêu chuẩn trên thị trường hiện nay thường có 2 điều chỉnh độ nhạy:

• Điều chỉnh ngưỡng: Người dùng có thể điều chỉnh mức ngưỡng hoặc mức ánh sáng đủ để kích hoạt đầu ra. Khi ánh sáng nhận được bằng hoặc lớn hơn ngưỡng, tín hiệu sẽ được xuất ra.
• Trong thực tế, việc thay đổi ngưỡng sẽ dẫn đến tăng hoặc giảm khoảng cách phát hiện. Điều chỉnh ngưỡng cũng có thể làm cho cảm biến nhạy hơn, phát hiện các vật thể nhỏ hơn hoặc trong mờ.

Làm thế nào để điều chỉnh độ nhạy của cảm biến?

Một số thương hiệu cảm biến quang học có bộ lưu biến dạng luồng để điều chỉnh ngưỡng. Những người khác cũng có một nút dạy để có được ngưỡng thích hợp nhất cho một ứng dụng cụ thể.

Công tắc Bật sáng / Bật Eparking: Công tắc L-On / D-On thay đổi trạng thái đầu ra của cảm biến.

Ưu nhược điểm 

Cụ thể, hầu hết mọi thiết bị điện tử đều có những ưu nhược điểm riêng và cảm biến quang học là một trong số đó.  sẽ liệt kê một số ưu nhược điểm của loại thiết bị này để bạn cân nhắc trước khi chọn mua.

Ưu nhược điểm của cảm biến quang học là gì?

Ưu điểm

• Phát hiện các đối tượng cách xa 100m mà không cần chạm vào chúng;
• Ít hao mòn, tuổi thọ cao, độ chính xác cao và độ ổn định cao;
• Các đối tượng khác nhau có thể được phát hiện;
• Thời gian phản hồi nhanh và độ nhạy có thể được điều chỉnh theo ứng dụng.

Nhược điểm

• Nếu bề mặt cảm biến bị bẩn, cảm biến sẽ không hoạt động bình thường, đặc biệt là trong môi trường có nhiều bụi.
• Khoảng cách cảm nhận của một đối tượng phụ thuộc nhiều vào màu sắc và độ phản xạ của đối tượng đó.

Có những nhà sản xuất cảm biến quang học nào?

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng sản xuất cảm biến quang học khác nhau. Mỗi công ty có loại hình cụ thể của riêng mình, cụ thể, theo Eparking hiểu, có những công ty:

• Cảm biến quang Sick từ Đức
• Cảm biến quang IFM từ Đức
• Cảm biến quang Omron từ Nhật Bản
• Cảm biến quang Panasonic từ Nhật Bản
• Cảm biến quang Keyence từ Nhật Bản
• Cảm biến quang Yamatake từ Nhật Bản
• Cảm biến quang Sunx từ Nhật Bản
• Cảm biến quang Autonics từ Hàn
• Cảm biến quang Schneider từ Pháp

Cảm biến quang trong công nghiệp

Trong công nghiệp người ta chủ yếu sử dụng cảm biến quang để phát hiện ra nhiều vật thể ở các dạng khác nhau. Nhằm đo lượng và phát hiện ra khoảng cách, tốc độ của những vật thể đó,…

Ví dụ như cảm biến quang được sử dụng trong bãi giữ xe để kiểm soát xe ra vào, hiển thị vị trí trống ở trong bãi giữ xe, đến cảm biến ở vị trí đậu. Như vậy sẽ giải quyết được vấn đề xe ra vào, giúp nhân viên bãi giữ xe dễ dàng kiểm soát cũng như giúp thống kê được số lượng xe ở những thời điểm khác nhau.

ứng dụng của cảm biến quang

Trên đây chính là những thông tin liên quan đến cảm biến quang là gì? Những loại cảm biến quang trên thị trường hiện nay. Hy vọng rằng với những thông tin trên đây sẽ giúp bạn hiểu hơn về thiết bị này cũng như ứng dụng nó vào trong đời sống